RU2386114C1 - Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя - Google Patents
Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386114C1 RU2386114C1 RU2008135802/28A RU2008135802A RU2386114C1 RU 2386114 C1 RU2386114 C1 RU 2386114C1 RU 2008135802/28 A RU2008135802/28 A RU 2008135802/28A RU 2008135802 A RU2008135802 A RU 2008135802A RU 2386114 C1 RU2386114 C1 RU 2386114C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- rotor
- winding
- phase
- rotor winding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Заявленное изобретение относится к технике определения температуры короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя под нагрузкой. Особенностью данного способа является то, что температуру нагрева обмотки вращающегося ротора определяют по изменению электромагнитной постоянной времени (Т) обмотки ротора при ее нагреве и изменению взаимной индуктивности (Lm) намагничивающей цепи, которые связаны с омическим сопротивлением (R2), зависящим от температуры, соотношением: 
Описанный способ обеспечивает непрерывный контроль температуры обмотки ротора асинхронного двигателя в процессе работы без идентификационных моделей и упрощение управления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике определения температуры короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя под нагрузкой и может быть использовано при испытаниях асинхронных двигателей и регулировании их вращающего момента и частоты вращения в эксплуатации.
Известен способ для контроля температуры вращающихся элементов, в котором используют прибор для контроля температуры вращающихся роторов электродвигателей, в котором сигнал вращающегося датчика температуры передают индуктивным способом через вращающийся элемент связи на неподвижный элемент связи, причем элементы связи представляют собой индуктивные катушки, и обрабатывают вычислительным устройством, которое подключено непосредственно к неподвижному элементу связи - катушке - и установлено в узле, выполняющем функции датчика предельного значения температуры, а последний посылает переключающие импульсы низкой частоты и на подключенные электрические аппараты (Патент ФРГ №3007705, МКИ G01K 13/08, 1981).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе сигнал вращающегося датчика температуры передается индуктивным способом через вращающийся элемент связи, выполненный в виде индуктивной катушки, на неподвижный элемент связи, выполненный также в виде индуктивной катушки, которая установлена в узле датчика температуры, который посылает переключающие импульсы на подключенные аппараты, что значительно усложняет и удорожает конструкцию электрической машины и измерительных устройств. Поэтому этот способ не получил широкого применения в асинхронном электроприводе.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ, включающий определение вычислительным устройством температуры короткозамкнутой обмотки ротора, используемой в качестве термодатчика, частоты тока статора, частоты вращения ротора, силы тока и напряжения фазы обмотки статора, подаваемого от инвертора, угла фазового сдвига между напряжением и током фазы обмотки статора с использованием источника постоянного тока с последовательно подключенным резистором и блоков измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на термодатчике, и включения параллельно этой цепи шунтирующего резистора, причем величины омических сопротивлений резисторов учитывают в определенном математическом соотношении (Авторское свидетельство СССР №1108337, кл. Н02К 3/00; Н02Н 5/04, 1981).
К принципиальным недостаткам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе необходимо к обмотке электрической машины подключать последовательно источник постоянного тока и резистор, параллельно которым подключен шунтирующий резистор, и блоки измерения величин постоянного тока и падения напряжения от него на термодатчике (обмотке), что значительно усложняет и удорожает конструкцию электрической машины. Поэтому и этот способ не получил достаточно широкого применения, особенно для асинхронных двигателей, имеющих обмотку на роторе, выполненную в виде короткозамкнутой беличьей клетки.
Задачей предлагаемого способа является определение температуры нагрева обмотки вращающегося ротора по изменению электромагнитной постоянной времени обмотки ротора при ее нагреве и изменению взаимной индуктивности намагничивающей цепи с целью обеспечения непрерывного контроля температуры обмотки ротора в процессе работы без идентификационных моделей, удешевления его схемы и упрощения управления.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя, включающем определение вычислительным устройством температуры короткозамкнутой обмотки ротора, используемой в качестве термодатчика, частоты тока статора, подаваемого от инвертора, частоты вращения ротора, силы тока и напряжения фазы обмотки статора, подаваемого от инвертора, угла фазового сдвига между напряжением и током фазы обмотки статора, введены отличия, заключающиеся в том, что температуру обмотки ротора в вычислительном устройстве определяют по изменению ее омического сопротивления, зависящего от температуры, и взаимной индуктивности намагничивающей цепи, которые связаны с электромагнитной постоянной времени обмотки ротора соотношением:
где R2 - омическое сопротивление обмотки ротора; Lm - взаимная индуктивность цепи намагничивания; Т - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, определяемая по формуле:
где |Z0| - модуль полного электрического сопротивления фазы обмотки статора; ω1 - угловая частота тока статора; R1 - активное сопротивление фазы обмотки статора; ωск - угловая частота скольжения ротора; σ2 - коэффициент рассеяния магнитного поля ротора; φ - фазовый угол сдвига между током и напряжением фазы обмотки статора, при этом превышение температуры Δt обмотки ротора относительно его известной температуры t0 определяется вычислительным устройством по соотношению:
где Т - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, измеренная в процессе штатной работы двигателя; Т0 - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, измеренная при известной эталонной температуре обмотки ротора t0, α - температурный коэффициент электрического сопротивления материала обмотки ротора (для меди он равен α=0,004), а текущее значение t температуры обмотки ротора определяется также в вычислительном устройстве по зависимости:
t=t0+Δt.
Исходные данные для указанных расчетов вводят в вычислительное устройство в виде сигналов от штатных приборов, датчиков системы управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом: частоты тока статора, частоты вращения ротора, силы тока и напряжения фазы обмотки статора, подаваемого от инвертора, угла фазового сдвига между напряжением и током фазы обмотки статора. Изменение взаимной индуктивности цепи намагничивания Lm или коэффициента ее насыщения kµ при насыщении магнитной цепи учитывают путем введения в программу обработки результатов измерения в их зависимости от тока статора. Полученные результаты используют для корректировки алгоритмов управления двигателем.
Описанный способ обеспечивает непрерывный контроль температуры обмотки ротора асинхронного двигателя в процессе работы без идентификационных моделей, удешевление его схемы и упрощение управления.
Предлагаемый способ измерения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя в процессе его работы реализуют структурной схемой, представленной на чертеже.
При этом используют имеющуюся текущую информацию о режимах работы частотно-регулируемого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: фазный ток, фазное напряжение, угол сдвига фазного тока относительно фазного напряжения, частота вращения ротора, частота тока статора и конструктивные параметры двигателя - индуктивность цепи намагничивания, омическое сопротивление фазной обмотки R1 и коэффициенты рассеяния магнитных полей статора σ1 и ротора σ2.
Способ осуществляется следующим образом (см. чертеж).
Задание на требуемый вращающий момент Мз подают в инвертор 1, который подключен к сети с напряжением Uc и питает электроэнергией обмотки статора 2. Штатные датчики: 3 - частоты тока статора ω1; 4 - частоты вращения ротора ωр; 5 - силы тока фазы статора; 6 - напряжения обмотки статора U1; 7 - величины угла фазового сдвига между напряжением и током фазы статора φ, подают информацию в вычислительное устройство температуры обмотки ротора 8, в которое также подают сигналы о величине сопротивления фазной обмотки R1, величине индуктивности цепи намагничивания статора σ1 и поля ротора σ2 и величине эталонной электромагнитной постоянной времени обмотки ротора Т0.
При этом вычислительным устройством определяют температуру короткозамкнутой обмотки ротора, используемой в качестве термодатчика, частоту тока статора, частоту вращения ротора, силу тока и напряжения фазы обмотки статора, подаваемого от инвертора, угла фазового сдвига между напряжением и током фазы обмотки статора, а температуру обмотки ротора в вычислительном устройстве определяют по изменению ее омического сопротивления, зависящего от температуры, и взаимной индуктивности намагничивающей цепи, которые связаны с электромагнитной постоянной времени ротора соотношением:
где R2 - омическое сопротивление обмотки ротора; Lm - взаимная индуктивность цепи намагничивания; Т - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, определяемая по формуле:
где |Z0| - модуль полного электрического сопротивления фазы обмотки статора; ω1 - угловая частота тока статора; R1 - активное сопротивление фазы обмотки статора; ωск - угловая частота скольжения ротора; σ2 - коэффициент рассеяния магнитного поля ротора; φ - фазовый угол сдвига между током и напряжением фазы обмотки статора.
Превышение температуры обмотки ротора относительно известной температуры t0 определяют вычислительным устройством по соотношению:
где Т - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, измеренная в процессе штатной работы двигателя; Т0 - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, измеренная при известной температуре; α - температурный коэффициент электрического сопротивления материала обмотки ротора (для меди он равен α=0,004). При этом текущее значение температуры обмотки ротора определяется по формуле:
t=t0+Δt.
Предлагаемый способ использует имеющиеся в схеме управления частотно-регулируемого асинхронного двигателя датчики и блоки и требует установки дополнительно только невращающегося вычислительного устройства температуры обмотки ротора 8, что значительно упрощает конструкцию. При этом обеспечивается простота средств и алгоритма реализации способа, а также необходимая точность измерения температуры t обмотки ротора.
Функции вычислителя могут быть реализованы программно, если блок управления преобразователем выполнен на базе микропроцессоров, в виде программного блока, входящего в общее программное обеспечение.
Полученные результаты используют для корректировки алгоритмов управления двигателем. Предложенный способ обеспечивает непрерывный контроль температуры обмотки ротора асинхронного двигателя в процессе работы без идентификационных моделей, удешевление его схемы и упрощение управления.
Claims (1)
- Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя, включающий определение вычислительным устройством температуры короткозамкнутой обмотки ротора, используемой в качестве термодатчика, частоты тока статора, частоты вращения ротора, силы тока и напряжения фазы обмотки статора, подаваемого от инвертора, угла фазового сдвига между напряжением и током фазы обмотки статора, отличающийся тем, что температуру обмотки ротора в вычислительном устройстве определяют по изменению ее омического сопротивления, зависящего от температуры, и взаимной индуктивности намагничивающей цепи, которые связаны с электромагнитной постоянной времени обмотки ротора соотношением:
где R2 - омическое сопротивление обмотки ротора; Lm - взаимная индуктивность цепи намагничивания; Т - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, определяемая по формуле:
где |Z0| - модуль полного электрического сопротивления фазы обмотки статора; ω1 - угловая частота тока статора; R1 - активное сопротивление фазы обмотки статора; ωск - угловая частота скольжения ротора; σ2 - коэффициент рассеяния магнитного поля ротора; φ - фазовый угол сдвига между током и напряжением фазы обмотки статора, при этом превышение температуры обмотки ротора относительно его известной температуры t0 определяется вычислительным устройством по соотношению:
где Т - электромагнитная постоянная времени, измеренная в процессе штатной работы двигателя; Т0 - электромагнитная постоянная времени обмотки ротора, измеренная при известной температуре обмотки ротора t0, α - температурный коэффициент электрического сопротивления материала обмотки ротора, а текущее значение температуры обмотки ротора определяется также в вычислительном устройстве по зависимости:
t=t0+Δt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008135802/28A RU2386114C1 (ru) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008135802/28A RU2386114C1 (ru) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2386114C1 true RU2386114C1 (ru) | 2010-04-10 |
Family
ID=42671251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008135802/28A RU2386114C1 (ru) | 2008-09-03 | 2008-09-03 | Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2386114C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589453C2 (ru) * | 2014-04-30 | 2016-07-10 | Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество | Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя |
| US9696381B2 (en) | 2013-03-19 | 2017-07-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for testing a bar winding of a rotor of a rotating electrical machine |
| CN107764404A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-03-06 | 西华大学 | 一种灯泡贯流式水轮发电机阻尼绕组断条故障在线监测方法 |
-
2008
- 2008-09-03 RU RU2008135802/28A patent/RU2386114C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9696381B2 (en) | 2013-03-19 | 2017-07-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for testing a bar winding of a rotor of a rotating electrical machine |
| RU2625337C2 (ru) * | 2013-03-19 | 2017-07-13 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ проверки стержневой обмотки ротора вращающейся электрической машины |
| RU2589453C2 (ru) * | 2014-04-30 | 2016-07-10 | Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество | Способ определения средней температуры короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя |
| CN107764404A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-03-06 | 西华大学 | 一种灯泡贯流式水轮发电机阻尼绕组断条故障在线监测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | An evaluation of model-based stator resistance estimation for induction motor stator winding temperature monitoring | |
| EP3229369B1 (en) | Apparatus for driving motor and method for controlling same | |
| US9383265B2 (en) | Method and system of internal temperatures determination in a synchronous electrical machine using state observers | |
| US6042265A (en) | Sensorless estimation of rotor temperature in induction motors | |
| JP5414206B2 (ja) | 遠心力ポンプの送出流体の温度取得方法 | |
| RU2453981C2 (ru) | Способ и устройство для определения тока возбуждения в бесщеточных электрических машинах | |
| CN104422885A (zh) | 电动机实时在线测试系统 | |
| CN109586651B (zh) | 一种永磁同步电机转子永磁体温度的在线监测方法 | |
| RU2386114C1 (ru) | Способ бесконтактного определения температуры обмотки короткозамкнутого ротора частотно-регулируемого асинхронного двигателя | |
| CA2905668C (en) | Method and system for determining core losses in a permanent magnet synchronous motor | |
| CN103580577B (zh) | 用于测定电机的电磁转矩的方法和装置 | |
| CN105588665A (zh) | 用于确定电机绕组温度的方法 | |
| Bentounsi et al. | On line diagnosis of defaults on squirrel cage motors using FEM | |
| CN109845090A (zh) | 用于检测电机中故障的方法 | |
| CN105424215A (zh) | 对电的机器的转子温度进行测量 | |
| US11575340B2 (en) | Method for continuous condition monitoring of an electric motor | |
| CN210111901U (zh) | 用于检测绕组温度的装置以及感应电机 | |
| CN107659066A (zh) | 一种电机模块及其控制方法 | |
| JP2017108568A (ja) | モータ制御装置及びハイブリッド式車両の駆動制御装置 | |
| KR102150091B1 (ko) | 파워 트레인을 제어하기 위한 방법 및 이에 대응되는 시스템 | |
| Xue et al. | Thermal-loss coupling analysis of an electrical machine using the improved temperature-dependent iron loss model | |
| Chen et al. | An effective method for determination and characteristic analysis of induction motor parameters | |
| CN104422886A (zh) | 三相异步电动机测试系统 | |
| SE9903666L (sv) | Anordning och förfarande för att uppskatta hastigheten hos en släpringad asynkronmaskin samt användning | |
| CN111357189A (zh) | 旋转电机装置及旋转电机装置的控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130904 |